JP5191549B2 - 電子棚札管理システム及びそれにおける無線通信方法 - Google Patents

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Description

この発明は、複数の遠隔の情報装置である電子棚札(ESL)を無線で管理する電子棚札管理システム及びそれにおける無線通信方法に関する。この発明は、スーパーマーケットやデパートで一般に使用される電子棚札(ESL)システムに適用できる。
電子棚札(以下「ESL」と略称する)は、物品販売の店舗や倉庫において、価格や他の情報を表示し、在庫を管理するために使用される。例えば、スーパーマーケットにおいてESLは異なる商品ごとに棚に見えるように取り付けられる。商品価格を変更する際に、新価格を「即座」に表示することができる。一般に、ESLはグループ化されていて、各グループはそれぞれの基地局から無線でサービスを受け、その基地局はESLサーバに接続している。基地局は、例えば無線でESLと通信する。
多くの要因がそのようなシステムにおけるESLの確実な操作と管理を妨げている。
例えば、店舗の物理的構造やレイアウトによっては基地局とESLとの間の送受信に困難が生じることがある。これらは、建物の物理的構造やESLの配置に起因している。例えば、定在波が物理的な位置に生じて、送受信のデッドスポットを作り出すことが知られている。さらに、ESLはそれぞれの基地局から種々の距離にあり、遠いもの程作用が弱くなる。また、なるべく早くESLの不十分な動作や不動作を検出できることも重要である。
この発明は、遠隔の情報装置であるESLを管理するためのESL管理システム及びその無線通信方法における上述した問題を解決することを目的とする。それは、特に物理的構造やサイトのレイアウトによる通信障害を最小化しあるいは無くすことである。
この発明の目的は、このようなESL管理システムにおいて、特定の搬送周波数で定在波が発生する傾向があるサイトで、データ通信の信頼性を高めることである。
この発明の他の目的は、グループで基地局から最も遠いか、または異なる基地局の領域と重複するESLとのデータ通信の信頼性を高めることにある。
この発明のさらなる目的は、ESLの信頼性と不十分な動作や不動作の検出速度を高めることである。
この発明の目的はまた、使用にあたり信頼性があり且つ便利で、比較的安価な改良されたESL管理システム及びその無線通信方法を提供することである。
この発明によ電子棚札管理システムは、コンピュータ装置によるサーバと、それぞれ電子棚札(ESL)のグループと連携する複数の基地局とを含む。各基地局は、全てがその基地局の無線通信領域内にあるそのグループ内のESLと無線通信する。サーバは、重複しない期間に、異なる基地局と繰り返し通信する。
この発明によれば、各ESLは基地局と双方向通信を行なう。そして、ESLが情報を正確に受信すると確認信号で応答する。ESLによってデータが正確に受信されないと、基地局はその情報が正確に受信されるか、あるいは所定回数だけ不正確に受信されるまで、更に送信を試みる。各回の情報は異なる搬送周波数でESLに再送信されるのが好ましい。
基地局からESLへの送信は、失敗した場合は、ESLが受信に成功するかまたは所定回数の送信がなされるまで行なわれる。基地局からサーバへの一つの信号で、1個又は複数のESLへの全ての試行の結果を含めることができる。好ましくは、基地局は、2.41GHz、2.45GHz、および2.49GHzの各搬送周波数でESLに3回送信を試みるのがよい。サーバは、ESLへのある搬送周波数の有効又は無効に関する過去のデータに基づいて、基地局による特定のESLに適用される搬送周波数を制御するであろう。
この発明の他の特徴によれば、複数の基地局の無線通信領域内にあるESLは、基地局ごとに識別子(ID)が与えられる。サーバの制御下で、一つの基地局がデータ通信に失敗するか限界的な場合には、別の基地局が試みるとよい。
これは通信の信頼性を向上させるだけではなく、適応制御による最も良い通信状態の維持を可能にする。この特徴に関連して、基地局のインテリジェントなパワー制御が距離の問題があるESLに有用であると考えられる。サーバは、成功の履歴と遠距離のESLを持つ種々の基地局へのパワーレベルの履歴を持ち、基地局間でESLを切り換えることに加えて、基地局からそれらのESLに与える信号のパワーを制御するであろう。
この発明の前述した簡単な説明及びさらなる目的や特徴並びに利点は、添付図面を参照したこの発明の好ましい実施例の説明によってより完全に理解されるであろう。
この発明を実施した電子棚札管理システムSの機能ブロック図である。 この発明の一実施形態によりNグループのESLがどのように通信するかを示すタイミングチャートである。 この発明の他の実施形態により基地局とそのESLがどのように知的に通信するかを示すタイミングチャートである。 この発明による好ましい通信手順をより詳細に説明するためのフローチャートである。 この発明の他の実施形態によって周辺のESLによるデータ受信を向上させるための方法を示す模式図である。 この発明を実施した電子棚札管理システムを含むサイトにおける定在波の発生に対処するための好ましい方法を模式的に示す図である。 この発明による電子棚札管理システムの他の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
図面において、図1はこの発明を実施した電子棚札管理システムSの機能ブロック図である。その電子棚札管理システムは、コンピュータ装置によるサーバ10と、それぞれ電子棚札であるESLのグループ(グループ1…N)を管轄する基地局(BS)1〜Nとで構成される。各基地局は複数のESLと無線で通信する。例えば、基地局1はESL1−1から1−mに供し、基地局2はESL2−1から2−nに供し、基地局NはESLN−1からN−pに供す。一般的に、各ESLは、棚上又はESLのサービス域内にある各商品に関連しており、基地局との通信により配信される価格データによって価格表示の変更が行なわれる。
基地局(BS)1〜Nはそれぞれ、計画上ESLの各グループ1〜Nを管轄する無線通信領域R…Rを有する。それを見ると分かるように、ESL1−mは無線通信領域Rの端にあり、無線通信領域Rにもわずかにオーバラップしている。
この発明の一実施形態によれば、異なるグループ間では、それらの間の干渉を避けるために、割り当てられた重複しない期間に繰り返し通信する。図2は、このように通信するESLのグループ1〜Nへの情報送信の期間を示すタイミングチャートである。当業者は、2つのグループのESLが非常に離れていて、その2つのグループにおける信号間にどのような干渉も起こり得ないところでは、同時に送信できることが分かるであろう。図2においてグループ1の情報送信が終わるまで、グループ2の情報送信は開始しないことが分かる。一般的には連続したグループへの情報送信の間の時間遅れはほぼ1秒程度であり、多数のグループが存在しても、Nグループすべてへの送信の一巡はわずか数秒で完了するであろう。
この発明の他の実施形態によれば、ESLは新しいデータ(情報)の受信を確認する。これは、図3のタイミングチャートに示されており、3個のESL24、26及び28を含む基地局22のためのデータ更新を示している。最初に、サーバ20それぞれESL24、26及び28のための新しい価格データを含む3セットのデータ(情報)、D_l、D_2及びD_3を送信する。そのデータは基地局22によって受信され、それは各ESLにそのデータを転送する。ESL24、26及び28はそのデータを連続したタイミングで受信している。ESL24、26及び28は、それぞれ新しいデータを受信した(そのデータを正確に受信したと仮定して)ことを示すACK(確認)信号21、23及び25を基地局22に送信し、基地局22はその確認信号をESLサーバ20に送り、そこで、それは適切なACT信号記憶装置27に格納される。ACK信号が送信される前にESLで実行されるエラー検知技術は、この技術分野において周知である。
図4は、上述した送信手順をより詳細に説明するためのフローチャートである。その手順はスタート100で始まり、ステップ102でサーバから各基地局へデータ(情報)が送信される。以後のステップは各基地局の動作を示すが、すべての基地局が同様に作動すると仮定できる。ステップ104で基地局は第1のESLにアドレスし、ステップ106でそのESLにデータを送る。そのESLは、そのデータを正しく受信すると確認信号(ACK)を基地局へ返信する。
ステップ108で、基地局はそのESLからACK信号を受信したかどうか判断する。受信したと判断したらステップ110でそのESLへの送信の成功を記録し、制御はステップ112へ移行する。
基地局は、ステップ108でESLからACK信号を受信しなかったと判断すると、ステップ114でそのESLにデータをi回送信(システムは所定回数iとして適宜な値、例えば3を選択する)したかどうかを判断することを実行する。ステップ114でデータがi回送信されたと判断した場合は、ステップ116でそのESLへの送信の失敗を記録し、制御はステップ112へ移行する。ステップ114でデータがi回送信されていなかったと判断したら、制御はステップ106へ移行し、基地局はESLに次回のデータ送信をする。
ステップ112では、すべてのESLにアドレスしたかどうかの判断を実行する。そして、していなければ、基地局が次のESLにアドレスするステップ118へ移行し、その後、新しいESLへデータを送信するステップ106へ移行する。
ステップ112ですべてのESLにアドレスしたと判断した場合は、各ESLにデータが送られて、その成功又は失敗が記録されたことを意味する。その場合はステップ120へ移行し、基地局が報告を準備してそれをサーバに送信する。この手順はエンド122で終了する。
図4に示した手順によって、各基地局はサーバからデータを受信し、それをその基地局の各ESLに転送する。その基地局は、ESLが実際にデータを受信したかどうか判断し、もし受信されなかった場合には、失敗を宣言する前に、そのデータをESLに所定回数再送信する。その手順の結果はサーバに報告される。この発明によれば、データの受信に失敗したESLによっても受信が達成されるように、種々のステップがとられる。
この図4のフローチャートにおいて、基地局は全てのESLをアドレスした後、サーバに報告するように示されている。当業者には、個々のESLについてリアルタイムで報告することも可能なことが分かるであろう。その場合、報告はステップ110とステップ116の各々の後で、ステップ112へ進む前にサーバへ送られ、ステップ112でYESの場合は直接ステップ122に進むであろう。
基地局はこのように、その基地局のグループ内にあるESLへの送信に成功したか失敗したかに関してサーバに報告し、ESLへの複数回の送信に関する報告を単独又は結合した信号で行なう。
図1を参照して、ESL1−mはグループ1の無線通信領域Rの周縁にあるが、それはグループ2の無線通信領域R内でグループ2の周縁でもあることが分かるであろう。図5の模式図は、ESL1−mのような周縁のESLによるデータの受信を向上させる方法を示す。基本的に、ESLは各グループの識別子(ID)、例えばグループ1ではID40、グループ2ではID42が付与されて登録される。第1のグループでのデータ送信が失敗したら、第2グループで再び送信を試みるであろう。当業者には、一つのESLが近接した幾つかのグループのIDを持てることが分かるであろう。それは、2つのグループに限定されることはない。ESLが追加のグループにアドレスされる都度、データが正しく受信される見込みが増加する。
一つのESLを複数の異なる基地局に登録することに関連して、サーバによる基地局の送信パワーのインテリジェントな制御が、同時に有用であると考えられる。例えば、ESLへの送信がある基地局から他の基地局に切り替えられるとき、累積的な履歴に基づいて送信パワーレベルの調整がなされる。そのため、上述した例ではグループ1とグループ2の基地局を、それが2つのグループ間で切り替えられるとき、サーバはESLに最適な送信パワーを用いるようにその基地局を制御する。
この発明の実施形態においては、「デッドスポット」にあるESLによってもデータの受信が行えるように特別なステップが取られる。そのようなデッドスポットが発生する一つの理由は、店舗の構造に起因して特定の周波数での送信が定在波を生じることによる。もし定在波がESLのある位置に生じると、そのESLによる受信は低下するか又は不可能になる。図6はこの問題に対処するための方法を示す模式図である。
基地局30がESL32へのデータ送信を試みている。上述したこの発明の実施形態によれば、基地局30はESL32からACK信号を受信しない場合は、送信をi回(例えば3回)試みる。
この発明の実施形態によれば、基地局30がデータをESL32に再送信する各回は、それぞれ異なる搬送周波数で行う。例えば、最初の送信の搬送周波数はf1であるとする。基地局30がACK信号を受信できなかったら、データの再送信は搬送周波数f2で行い、更なる再送信は搬送周波数はf3で行うなどである。デッドスポットの発生は主に搬送周波数の現象なので、搬送周波数を変えることによって排除し得る。その3つの搬送周波数は2.41GHz、2.45GHz、および2.49GHzが好ましい。
図6の技術が利用され、基地局30がESL32に1回以上送信した場合、各搬送周波数で応答の受信に成功または失敗する。基地局がサーバに報告を返すとき、各搬送周波数ごとに応答の成功または失敗を示す信号を単独又は結合して送るのが好ましい。
当業者には、もしESL32近くの装置からの干渉によってデータの受信に失敗している場合は、送信の搬送周波数を変更することによりその干渉を低減又は排除できる可能性があることも分かるであろう。言い換えると、この技術は、データ送信の失敗が搬送周波数の現象に基づくときはいつでもそれを向上させることができる。また、当業者は、あるESLが特定の搬送周波数で一貫して受信の信頼性を向上したならば、各基地局は、一貫して最もうまくいく搬送周波数でそのESLに送信するように適応制御され得ることが分かるであろう。同様に、ESLが制御され、効果のない搬送周波数で送信されないようにすることができる。一般に、サーバは基地局を制御するような情報の記録があるであろう。
図7は、この発明による他の実施形態を示すタイミングチャートである。これは図3のタイミングチャートと比較され、電子棚札管理システムの動作は、以下に説明する点を除いて同様である。この場合、データの送受信が必要でないときには、基地局とESLが「スリープ」モードで動作し得ることにより、電子棚札管理システムのパワー効率が一層よい動作が得られる。
これは、サーバ20から基地局22へ送信される他のいかなる情報より先行してビーコン信号を使用することにより達成される。図4に示したような通信手順が完了した後、基地局及びそのESLがタイムアウトしてスリープモードになる。サーバ20がビーコン信号29を送信すると、基地局22が起動し、中継ビーコン信号がESL24、26、28にそれぞれ送られる。その基地局22と各ESL24、26、28はそのとき待機モードになり、その後サーバ20が新しいデータを送るとき、図3のタイミングチャートによって前述したように動作する。
ビーコン信号を使用することにより、データ更新が必要な稀な場合を除いて基地局とESLはスリープモードになるので、大幅な省エネルギーを達成することが分かるであろう。そのビーコン信号は、GPSから送られるような正確な基準クロックと関連して制御される時間基準で構成されるのが好ましい。
ビーコン信号は、単なるスタート信号より多くのものを包括できると考えられる。例えば、図6に示したように、データの再送信が異なる搬送周波数でなされる場合、ACK信号記憶装置27には、各ESLに対する送信にどの搬送周波数が最適であるかの履歴があるであろう。ビーコン信号はまた、インテリジェントなパワー制御に関する基地局からの情報を含むこともできる。サーバは、ある基地局に対するビーコン信号を発生させる前に、各ESLへの送信の搬送周波数としてどの周波数を最初に使用し、それに続く再送信にどの周波数を使用するかに関する基地局に対する指令を準備できる。これらの指令はビーコン信号に組み込まれ、その基地局へ送信される。それによって基地局は、新しいデータを受信したとき各ESLに送信する最適な搬送周波数がプリセットされる。
図7(及び図3)において、ESLへの複数の送信が受信の信頼性を向上するために利用される事例において、各ESLがACK信号を報告するように示されており、例えば、図6に示すように、ESLは実際に送信の搬送周波数の1つ以上で失敗(NACK信号)を報告していると理解できるであろう。動作の効率上から、基地局は特定のESLに送信した周波数のすべてに関する情報(ACK又はNACK)を組み合わせた一つの信号を送ることができる。
この発明の好ましい実施例を添付図面を用いて記載したが、当業者には、多くの追加や変形又は置き換えが、特許請求の範囲によって規定される開示された発明から逸脱することなく可能であることが分かるであろう。例えば、ESL装置に伝達される実際の価格データは、サーバにセットされるか、あるいは必要に応じて基地局でセットされる。ESL装置と基地局及びサーバ間の通信は、どのようなプロトコルを使用してもよいし、そのシステムは1つあるいはそれ以上のサーバを使用して作動することができる。

Claims (16)

  1. サーバと、該サーバに制御される複数の基地局と、サイトにある遠隔の複数の電子棚札とを備えた電子棚札管理システムであって、
    前記複数の基地局は、それぞれ一部重複した無線通信領域を有し、前記サーバ及び前記電子棚札と情報を送受信し、それぞれ重複しない期間に前記サーバと繰り返し通信するように構成され、
    前記複数の電子棚札は、それぞれ少なくとも一つの前記基地局の前記無線通信領域内のグループに配属され、前記基地局と双方向無線通信して価格表示の変更を行うと共に、それぞれ前記基地局から送信された情報を正しく受信したときに該基地局へ確認信号を送信するように構成され、
    前記基地局は、前記サーバから自己の前記グループ内の前記電子棚札に対する価格データを含む情報を受信すると、該情報を割り当てられた搬送周波数で該電子棚札に送信し、該電子棚札から前記確認信号を受信しなかったときは、該電子棚札に該情報を所定回数まで前記搬送周波数を変更して再送信し、その各搬送周波数による送信にそれぞれ成功したか失敗したかに関する報告を前記サーバに行うように構成されており、
    前記サーバは、前記基地局から報告された前記各搬送周波数による送信での成否の情報を保存し、前記基地局に対して、前記電子棚札への送信の搬送周波数としてどの周波数を最初に使用し、それに続く再送信にどの周波数を使用するかに関する指令を準備して送るように構成されている
    ことを特徴とする電子棚札管理システム。
  2. 請求項に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記基地局は、2.41GHz、2.45GHzおよび2.49GHzの各搬送周波数で、前記情報を3回まで前記電子棚札へ送信することを特徴とする電子棚札管理システム。
  3. 請求項1又は2に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記複数の基地局のうちのある基地局前記無線通信領域内にある前記置電子棚札の一つが、他の基地局にも認識されるように登録されており、
    前記サーバは、前記一つの電子棚札との通信を、前記ある基地局と前記他の基地局との間で選択的に切り替えるように構成されていることを特徴とする電子棚札管理システム。
  4. 請求項に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記他の基地局は、前記サーバによって前記一つの電子棚札と通信するように切り替えられたとき、送信パワーレベルの調整がなされるように構成されたことを特徴とする電子棚札管理システム。
  5. 請求項1からのいずれか一項に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記基地局及び前記電子棚札の少なくとも幾つかは、通常はスリープ又はパワーダウン状態にあり、
    前記サーバは、前記電子棚札との通信が必要になったときに前記基地局へビーコン信号を送るビーコン信号発生器を含み、
    前記基地局は、そのビーコン信号に応答して起動し、中継ビーコン信号を自己の前記グループ内の電子棚札に送信し、
    電子棚札は前記中継ビーコン信号を受信すると起動して通信のための待機状態になるように構成されたことを特徴とする電子棚札管理システム。
  6. 請求項5に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記サーバは、前記基地局に対して、前記電子棚札への送信の搬送周波数としてどの周波数を最初に使用し、それに続く再送信にどの周波数を使用するかに関する指令を、前記ビーコン信号に組み込んで送ることを特徴とする電子棚札管理システム。
  7. 請求項5又は6に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記ビーコン信号が基準クロック信号に関連した時間基準で作られていることを特徴とする電子棚札管理システム。
  8. 請求項に記載の電子棚札管理システムにおいて、
    前記基準クロック信号がGPSによって提供されることを特徴とする電子棚札管理システム。
  9. サーバと、該サーバに制御される複数の基地局と、サイトにある遠隔の複数の電子棚札を備え前記複数の基地局がそれぞれ一部重複した無線通信領域を有し、前記サーバ及び前記電子棚札と情報を送受信するように構成され、前記複数の電子棚札が、それぞれ少なくとも一つの前記基地局の前記無線通信領域内のグループに配属され、前記基地局と双方向無線通信して価格変更の表示を行うように構成された電子棚札管理システムにおける無線通信方法であって
    前記サーバ、前記複数の各基地局を、重複しない複数の期間にサーバと繰り返し通信するように動作させ、前記各基地局へ該基地局の前記グループ内の前記電子棚札に対する価格データを含む情報を送信する手順と、
    前記各基地局が、前記サーバから自己の前記グループ内の前記電子棚札に対する前記情報を受信し、該情報を割り当てられた搬送周波数で前記電子棚札に送信し、該電子棚札から確認信号を受信しなかったときは、該電子棚札に該情報を所定回数まで前記搬送周波数を変更して再送信する手順と、
    該電子棚札が前記基地局から送信された前記情報を正しく受信したときには該基地局へ前記確認信号を送る手順と、
    前記基地局が、前記各搬送周波数による送信にそれぞれ成功したか失敗したかに関する報告を前記サーバに行う手順と、
    前記サーバが、前記基地局からの前記報告により前記各搬送周波数による送信での成否の情報を保存し、前記基地局に対して、前記電子棚札への送信の搬送周波数としてどの周波数を最初に使用し、それに続く再送信にどの周波数を使用するかに関する指令を準備して送る手順と
    を有することを特徴とする無線通信方法。
  10. 請求項に記載の無線通信方法において、
    前記基地局が、2.41GHz、2.45GHz及び2.49GHzの各搬送周波数で、前記情報を3回まで前記電子棚札へ送信することを特徴とする無線通信方法。
  11. 請求項9又は10に記載の無線通信方法において、
    前記複数の基地局のうちのある基地局前記無線通信領域内にある前記電子棚札の一つを、他の基地局にも認識されるように登録する手順と、
    前記サーバが、前記一つの電子棚札との通信を、前記ある基地局と前記他の基地局との間で選択的に切り替える手順とを有することを特徴とする無線通信方法。
  12. 請求項11に記載の無線通信方法において、
    前記サーバが、他の基地局を前記一つの電子棚札と通信するように切り替えられたとき、該他の基地局の送信パワーレベルを調整する手順を有することを特徴とする無線通信方法。
  13. 請求項から12のいずれか一項に記載の無線通信方法において、
    前記基地局及び前記情報装置の少なくとも幾つかを、通常はスリープ又はパワーダウン状態にしておき、前記サーバが、前記電子棚札との通信が必要になったときに前記基地局へのビーコン信号を発生する手順と、
    前記基地局が、そのビーコン信号に応答して起動し、中継ビーコン信号を自己の前記グループ内の前記電子棚札に送信する手順と、
    前記電子棚札が前記中継ビーコン信号を受信して起動し、通信のための待機状態になる手順とを有することを特徴とする無線通信方法。
  14. 請求項13に記載の無線通信方法において、
    前記サーバは、前記基地局に対して、前記電子棚札への送信の搬送周波数としてどの周波数を最初に使用し、それに続く再送信にどの周波数を使用するかに関する指令を、前記ビーコン信号に組み込んで送ることを特徴とする無線通信方法。
  15. 請求項13又は14に記載の無線通信方法において、
    前記サーバが、前記ビーコン信号基準クロック信号に関連する時間基準で作ることを特徴とする無線通信方法。
  16. 請求項15に記載の無線通信方法において、
    前記基準クロック信号をGPSによって提供することを特徴とする無線通信方法。
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